package com.hy.study.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class Graph {
    private List<String> vertexList;//存储顶点集合
    private int[][] edges;//存储图对应的邻结矩阵
    private int numOfEdegs;//表示边的数目
    private boolean[] isVisited;//记录每个节点是否被访问
    private int n;

    public static void main(String[] args) {
        int n = 5;//节点的个数
        String vertexValue[] = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        Graph graph = new Graph(n);
        for (int i = 0; i < vertexValue.length; i++) {
            String s = vertexValue[i];
            graph.insertVertex(s);
        }
        //描述边关系
        //A -B A-C B-C B-D B-E
        graph.insertEdge(0, 1, 1);
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);
        //显示邻接矩阵
        graph.showGraph();
        System.out.println("--深度优先遍历");
        //测试深度遍历
       graph.dfs();
        System.out.println();
        System.out.println("----广度优先遍历");
        graph.bfs();
    }

    /**
     * 得到第一个邻接节点的下标
     *
     * @param index
     * @return 如果存在，就返回对应的下标，否则就返回-1
     */
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int i = 0; i < vertexList.size(); i++) {
            if (edges[index][i] > 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 根据前一个邻接节点的下标获取下一个邻接节点
     *
     * @param v1
     * @param v2
     * @return
     */

    public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
        for (int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[v1][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 深度优先遍历算法
     */
    private void dfs(boolean isVisited[], int i) {
        //1.访问该节点
        System.out.print(getValueByIndeex(i) + "-->");
        //将该节点设置为已经访问过
        isVisited[i] = true;
        //查找节点i的第一个领接节点
        int w = this.getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1) {
            //说明有邻接节点
            if (!isVisited[w]) {
                //没有访问过 对w进行访问
                dfs(isVisited, w);
            }
            //如果w 节点被访问过 去查找邻接节点的下一个节点
            w = this.getNextNeighbor(i, w);
        }
    }

    //对dfs进行一个重载，遍历我们所有的节点 并进行dfs

    public void dfs() {
        isVisited = new boolean[n];
        for (int i = 0; i < this.getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                this.dfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    /**
     * 对一个节点进行广度优先遍历
     *
     * @param isVisited
     * @param i
     */
    private void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
        int u;//表示从队列的头节点对应下标
        int w;//领结节点w
        //队列，记录节点访问的顺序
        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>();
        //访问节点信息
        System.out.print(this.getValueByIndeex(i) + "-->");
        //标记为已访问
        isVisited[i] = true;
        queue.addLast(i);
        while (!queue.isEmpty()) {
            //取出队列的头节点下标
            u = queue.removeFirst();
            //得到第一个邻接点w
            w = this.getFirstNeighbor(u);
            while (w != -1) {
                //找到了，判断是否访问过
                if (!isVisited[w]) {
                    System.out.print(this.getValueByIndeex(w) + "-->");
                    isVisited[w] = true;
                    //入队
                    queue.addLast(w);
                }
                //以u为前驱，找w 后面的一个邻接点
                w = this.getNextNeighbor(u, w);//体现出广度优先

            }
        }
    }

    /**
     * 所有的节点进行广度优先遍历
     */
    public void bfs(){
        isVisited = new boolean[n];
        for (int i = 0; i < this.getNumOfVertex(); i++) {
            if(!isVisited[i]){
                bfs(isVisited,i);
            }
        }

    }

    /**
     * 构造器
     *
     * @param n
     */
    public Graph(int n) {
        edges = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<String>(n);
        this.n=n;
    }

    /**
     * 插入节点
     *
     * @param vertex
     */
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertexList.add(vertex);
    }

    /**
     * 添加边
     *
     * @param v1     表示点的下标 即是第几个顶点 "A"-"B"  "A"-->0  "B"-->1
     * @param v2     表示第二个顶点对应的下标
     * @param weight 表示矩阵中有值的标示
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        //无向图 两边都需要添加
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdegs++;
    }

    //图中常用的方法

    /**
     * 返回图中节点的个数
     *
     * @return
     */
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    /**
     * 返回边的个数
     *
     * @return
     */
    public int getNumOfEdegs() {
        return numOfEdegs;
    }

    /**
     * 返回节点I(下标)对应的数据
     *
     * @param i
     * @return
     */
    public String getValueByIndeex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    /**
     * 返回v1 v2对应节点的权值
     *
     * @param v1
     * @param v2
     * @return
     */
    public int getWight(int v1, int v2) {
        return edges[v1][v2];
    }

    /**
     * 显示图对应的矩阵
     */
    public void showGraph() {
        for (int[] link : edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }

    }
}
